Ohmico Fabrication contatto con una tecnica Focused Ion Beam-e caratterizzazione elettrica per strato semiconduttore Nanostrutture

Riepilogo

We describe the approaches for the device fabrication and electrical characterization of molybdenum diselenide (MoSe₂) layer semiconductor nanostructures with different thicknesses. In addition, the fabrication of ohmic contacts for MoSe₂-layer nanocrystals by the focused-ion beam deposition method using platinum (Pt) as a contact metal is described.

Abstract

Semiconduttori strato con strutture (2D) facilmente elaborati bidimensionali presentano transizioni bandgap indiretta a diretta e prestazioni dei transistor superiore, che suggeriscono una nuova direzione per lo sviluppo degli ultraleggeri di ultima generazione e dispositivi fotonici e elettronici flessibili. Maggiore luminescenza efficienza quantica è stato ampiamente osservato in questi cristalli 2D atomico sottili. Tuttavia, gli effetti di dimensione al di là di spessori confinamento quantistico o anche su scala micrometrica non sono previsti e raramente sono stati osservati. In questo studio, molibdeno diselenide (MOSE ₂₎ strato di cristalli con una gamma di spessori 6-2,700 nm sono stati fabbricati come due o quattro dispositivi terminali. Formazione contatto ohmico è stato raggiunto con successo con il metodo di deposizione raggio focalizzato ioni di litio (FIB) utilizzando il platino (Pt) come metallo contatto. Cristalli di livello con vari spessori sono stati preparati attraverso semplice esfoliazione meccanica utilizzando del nastro adesivo taglio a cubetti. MISURE curva corrente-tensionets sono stati eseguiti per determinare il valore di conducibilità dei nanocristalli strato. Inoltre, ad alta risoluzione microscopio elettronico a trasmissione,-regione selezionata elettroni diffrattometria, e spettroscopia a raggi X a dispersione di energia sono stati usati per caratterizzare l'interfaccia del contatto metallo-semiconduttore dei MOSE ₂ dispositivi FIB-fabbricato. Dopo l'applicazione degli approcci, è stata osservata la sostanziale conducibilità elettrica spessore-dipendente in una vasta gamma di spessore per la -layer semiconduttori MoSE _2. La conducibilità aumentata di più di due ordini di grandezza da 4,6 a 1500 Ω ^{- 1} cm ^{- 1,} con una diminuzione dello spessore da 2.700 a 6 nm. Inoltre, la conducibilità in funzione della temperatura indicato che i sottili Møse ₂ multilayers esposti comportamento semiconduttore notevolmente debole con energie di attivazione di 3,5-8,5 meV, che sono notevolmente inferiori a quelle (36-38 meV) della massa. Probable proprietà di trasporto di superficie dominante e la presenza di una concentrazione di elettroni ad alta superficie di mose ₂ sono proposti. Risultati simili possono essere ottenuti per altri materiali semiconduttori come strato MoS ₂ e WS _2.

Introduzione

Dichalcogenides metalli di transizione (TMD), come MoS _2, Mosè _2, WS _2, e WSE _2, hanno un bidimensionali (2D) struttura dei livelli interessanti e proprietà di semiconduttore ^1-3. Gli scienziati hanno recentemente scoperto che la struttura monostrato di MoS _{2 mostra} una sostanzialmente maggiore efficienza luminescente causa dell'effetto confinamento quantico. La scoperta del nuovo materiale semiconduttore-bandgap diretta ha attirato notevole attenzione ^4-7. Inoltre, la struttura dei livelli facilmente spogliato di TMD è una piattaforma eccellente per studiare le proprietà fondamentali de....

Protocollo

1. Caratterizzazione strutturale di Mose ₂ Cristalli di livello (vedi punto 1 in figura 1)

1. XRD Procedura di misurazione
   1. Montare un cristallo strato MOSE ₂ (con la gamma di dimensioni 5 x 5 x 0,1-10 x 10 x 0,5 mm ³⁾ o cristallo in polvere (che è stata miscelata con polvere di quarzo e legante ed è stato spalmato sul vetrino) sul supporto.
   2. Premere il supporto da un vetrino per garantire cristallo strato superficiale parallela alla superficie titolare.
   3. Caricare il supporto del campione nella diffrattometro.
   4. Chiudere le porte del diffrattometro.
   5. Calibrare linea di fascio di conse....

Risultati

I valori determinati per la conduttanza elettrica (G) e conducibilità (σ) di nanomateriali Layer diversi spessori sono altamente dipendenti dalla qualità dei contatti elettrici. I contatti ohmici del MoSE due terminali-FIB-deposizione fabbricato ₂ dispositivi sono caratterizzati misurando la corrente-tensione (I - V) Curva. La temperatura ambiente I - V curve per i due terminali mose _{2 dispositivi} nanoflake con diversi spessori sono mostrati in figura .......

Discussione

La determinazione accurata del valore σ e la sua dipendenza dimensione nanocristalli strato è altamente dipendente dalla qualità dei contatti elettrici. Il metodo utilizzato per la FIB di deposizione elettrodo metallico deposizione giocato un ruolo cruciale durante lo studio. Secondo elettrica, analisi strutturale, e la composizione, la realizzazione di contatti ohmici stabili ed altamente riproducibili, utilizzando il metodo FIB deposizione nelle MOSE ₂ o MoS ₂ dispositivi è stata fac.......

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
HRTEM&SEAD	FEI (http://www.fei.com/products/tem/tecnai-g2/?ind=MS)	Tecnai™ G2 F-20
SEM&EDS	HITACHI (http://www.hitachi-hitec.com/global/em/sem/sem_index.html)	S-3000H
FIB	FEI (http://www.fei.com/products/dualbeam/versa-3d/)	Quanta 3D FEG
AFM	BRUKER (http://www.bruker.com/products/surface-analysis/atomic-force-microscopy/dimension-icon/overview.html)	Dimension Icon
XRD	Bruker (https://www.bruker.com/products/x-ray-diffraction-and-elemental-analysis/x-ray-diffraction/d2-phaser/learn-more.html)	D2 PHASER X-ray Diffractometer
Raman	Renishaw (http://www.renishaw.com/en/renishaw-enhancing-efficiency-in-manufacturing-and-healthcare--1030)	inVia Raman microscope system
Keithley-4200	keithley (http://www.keithley.com.tw/products/dcac/currentvoltage/4200scs)	4200scs
ultralow current leakage cryogenic probe station	Lakeshore Cryotronics (http://www.lakeshore.com/)	TTP4
copper foil tape	3M (http://solutions.3m.com/wps/portal/3M/en_US/Electronics_NA/Electronics/Products/Product_Catalog/~/3M-Copper-Foil-Shielding-Tape-1182?N=4294300025+5153906&&Nr=AND%28hrcy_id%3A8CQ27CX0WMgs_F2LMWMM6M6_N2RL3FHWVK_GPD0K8BC31gv%29&rt=d)	1182
Ag paste	Well-Being (http://www.gredmann.com/about.htm)	MS-5000
Cu wire	Guv Team (http://www.guvteam.com)	ICUD0D01N
dicing tape	Nexteck (http://www.nexteck-corp.com/tw/product-tape.html)	contact vender
mica	Centenary Electronic (http://100y.diytrade.com/sdp/307600/4/pl-1175840/0.html)	T0-200
enamel wire	Light-Tech Electronics (http://www.ltc.com.tw/product_info.php/products_id/57631)	S.W.G #38